權(quán)利要求書： 1.一種含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法，所述含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法是由包括順序相連的信息采集模塊、魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊和參數(shù)調(diào)整結(jié)果輸出模塊的處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，該優(yōu)化方法包括以下步驟：步驟1，信息采集模塊采集系統(tǒng)電壓U、頻率f、有功P、無功Q、隨機(jī)激勵(lì)lect和隨機(jī)擾動(dòng)Rdst，鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)的信息數(shù)據(jù)，并將信息數(shù)據(jù)發(fā)送至魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊；

步驟2，魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊利用來自信息采集模塊的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合建立的魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型及隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)，計(jì)算出能使隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)，由此構(gòu)成決策變量集合；具體包括步驟：步驟201：結(jié)合雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)能量模型，考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制對動(dòng)態(tài)能量的影響，建立考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制作用的風(fēng)機(jī)支路的動(dòng)態(tài)能量表達(dá)式，式(8)中，Pe和Qe分別為風(fēng)機(jī)有功、無功功率， 為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，δg為風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)功角，id和iq分別為直軸電流、交軸電流，ud和uq分別為直軸、交軸電壓； 表示從雙饋風(fēng)機(jī)母線向電網(wǎng)注入的能量；通過分析原動(dòng)系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wgen＝∫Pedδg與勵(lì)磁系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wexc＝∫(idduq-iqdud)的上升或下降趨勢，判斷雙饋風(fēng)機(jī)是否為誘發(fā)低頻振蕩的原因，能夠指導(dǎo)控制參數(shù)的優(yōu)化；

步驟202：在建立的考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制作用的風(fēng)機(jī)支路的動(dòng)態(tài)能量表達(dá)式基礎(chǔ)上，考慮并網(wǎng)系統(tǒng)機(jī)理及擾動(dòng)的隨機(jī)因素，定義系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)，最后考慮系統(tǒng)運(yùn)行約束，建立魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型，式中，J(K)為系統(tǒng)實(shí)際虛擬慣量，f為頻率，f和 分別為頻率f的上下限，JΣ為系統(tǒng)總慣量，σ為隨機(jī)激勵(lì)，ξ為隨機(jī)擾動(dòng)，U為系統(tǒng)電壓、P為系統(tǒng)有功、Q為系統(tǒng)無功、δ為系統(tǒng)元件功角，ε為隨機(jī)擾動(dòng)變量集合， 為慣量滿足頻率約束的在線設(shè)定值，x'為潮流影響因素，P(x')＝0為潮流等式約束；μ為超高維數(shù)函數(shù)；

步驟203：利用建立的魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型和信息采集模塊的數(shù)據(jù)信息，求解控制參數(shù)K構(gòu)成的決策變量集合α；

步驟3，參數(shù)調(diào)整結(jié)果輸出模塊輸出魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊計(jì)算出的控制參數(shù)K構(gòu)成的決策變量集合α；應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化策略后，風(fēng)機(jī)的功角響應(yīng)水平得到有效改善，并且風(fēng)機(jī)不再向電網(wǎng)輸送振蕩能量。

說明書： 含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電力系統(tǒng)，特別涉及一種含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法。背景技術(shù)[0002] 傳統(tǒng)雙饋風(fēng)機(jī)不具備慣量調(diào)節(jié)能力，通過引入虛擬慣量控制，可以使風(fēng)電機(jī)組在系統(tǒng)頻率變化時(shí)向電網(wǎng)釋放一定的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能或者從電網(wǎng)吸收一定的電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，提高其并網(wǎng)性能。虛擬慣量的引入雖然可在一定程度上改善受擾系統(tǒng)的慣量和頻率特性，然而，虛擬慣量的動(dòng)態(tài)特性以及與鎖相環(huán)之間的相互作用將影響系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定，此類風(fēng)機(jī)大規(guī)模并網(wǎng)，將使系統(tǒng)發(fā)生功角失穩(wěn)的可能性大大增加。[0003] 現(xiàn)有抑制大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩的方法主要包括：附加阻尼控制，增設(shè)補(bǔ)償裝置，優(yōu)化控制參數(shù)。附加阻尼控制是一種線性控制策略，其基本思路是將經(jīng)過處理后的本地信息或廣域信息附加到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器以調(diào)整其控制策略，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于應(yīng)用的優(yōu)勢，然而，該方法的根本思想仍是基于確定性模型，面對具有不確定參數(shù)的時(shí)變系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)行條件改變時(shí)，其控制效果難以滿足要求。增設(shè)補(bǔ)償裝置是一種非線性控制策略，能夠增強(qiáng)風(fēng)機(jī)的附加阻尼，彌補(bǔ)線性控制策略的不足，解決了含雙饋風(fēng)機(jī)的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)模型復(fù)雜，未知因素過多帶來的問題，具有良好的魯棒性，然而，該方法忽略了風(fēng)機(jī)虛擬慣量對同步機(jī)之間阻尼特性的影響，且未充分考慮風(fēng)機(jī)自身的控制環(huán)節(jié)參與平抑系統(tǒng)振蕩的能力。優(yōu)化控制參數(shù)方法從風(fēng)機(jī)自身入手，無需附加裝置，具有節(jié)約成本，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢，然而，現(xiàn)有方法尚未考慮在提供頻率支撐的條件下，如何保障系統(tǒng)功角穩(wěn)定水平，且在利用風(fēng)機(jī)內(nèi)部關(guān)鍵控制參數(shù)平抑振蕩方面的研究還很匱乏。[0004] 鑒于此，本發(fā)明提出一種含虛擬慣量的大規(guī)模雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法及其系統(tǒng)。首先，建立雙饋風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)能量模型，分析鎖相環(huán)、虛擬慣量關(guān)鍵控制參數(shù)對動(dòng)態(tài)能量流動(dòng)的影響；在此基礎(chǔ)上，考慮激勵(lì)、擾動(dòng)和運(yùn)行參數(shù)的隨機(jī)過程，構(gòu)建振蕩模式時(shí)變能量可靠性函數(shù)并定義隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)，提出基于超平面空間的多約束min-max參數(shù)優(yōu)化策略；最后，以IEEE10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例的仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法，所述含虛擬慣量雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法是由包括順序相連的信息采集模塊、魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊和參數(shù)調(diào)整結(jié)果輸出模塊的處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，該優(yōu)化方法包括以下步驟：[0006] 步驟1，信息采集模塊采集系統(tǒng)電壓U、頻率f、有功P、無功Q、隨機(jī)激勵(lì)lect和隨機(jī)擾動(dòng)Rdst，鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)的信息數(shù)據(jù)，并將信息數(shù)據(jù)發(fā)送至魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊；[0007] 步驟2，魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊利用來自信息采集模塊的數(shù)據(jù)信息，結(jié)合建立的魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型及隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)計(jì)算出能使隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)，達(dá)到最優(yōu)的風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)，由此構(gòu)成決策變量集合；[0008] 步驟3，參數(shù)調(diào)整結(jié)果輸出模塊輸出魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊計(jì)算出的控制參數(shù)K構(gòu)成的決策變量集合α；應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化策略后，風(fēng)機(jī)的功角響應(yīng)水平得到有效改善，并且風(fēng)機(jī)不再向電網(wǎng)輸送振蕩能量。[0009] 所述步驟2具體包括步驟：[0010] 步驟201：結(jié)合雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)能量模型，考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制對動(dòng)態(tài)能量的影響，建立考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制作用的風(fēng)機(jī)支路的動(dòng)態(tài)能量表達(dá)式，[0011][0012] 式(8)中Pe和Qe分別為風(fēng)機(jī)有功、無功功率， 為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓幅值對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)， 為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，δg為風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)功角，id和iq分別為直軸電流、交軸電流，ud和uq分別為直軸、交軸電壓； 表示從雙饋風(fēng)機(jī)母線向電網(wǎng)注入的能量。通過分析原動(dòng)系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wgen＝∫Pedδg與勵(lì)磁系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wexc＝∫(idduq-iqdud)的上升或下降趨勢，判斷雙饋風(fēng)機(jī)是否為誘發(fā)低頻振蕩的原因，能夠指導(dǎo)控制參數(shù)的優(yōu)化；

[0013] 步驟202：在建立的考慮鎖相環(huán)和虛擬慣量控制作用的風(fēng)機(jī)支路的動(dòng)態(tài)能量表達(dá)式基礎(chǔ)上，考慮并網(wǎng)系統(tǒng)機(jī)理及擾動(dòng)的隨機(jī)因素，定義系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)，最后考慮系統(tǒng)運(yùn)行約束，建立魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型，[0014][0015] 式中，J(K)為系統(tǒng)實(shí)際虛擬慣量，f和 分別為頻率f上下限，JΣ為系統(tǒng)總慣量，σ為隨機(jī)激勵(lì)，ξ為隨機(jī)擾動(dòng)，U為系統(tǒng)電壓、P為系統(tǒng)有功、Q為系統(tǒng)無功、δ為系統(tǒng)元件功角、ε為隨機(jī)擾動(dòng)變量集合， 為慣量滿足頻率約束的在線設(shè)定值，x'為潮流影響因素，P(x')＝0為潮流等式約束；μ為超高維數(shù)函數(shù)；

[0016] 步驟203：利用建立的魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型和信息采集模塊的數(shù)據(jù)信息，求解控制參數(shù)K構(gòu)成的決策變量集合α。附圖說明[0017] 圖1是本發(fā)明提供的一種含虛擬慣量的大規(guī)模雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。[0018] 圖2是鎖相環(huán)模型圖。[0019] 圖3是虛擬慣量模型圖。[0020] 圖4是新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型圖。[0021] 圖5是情形1的同步發(fā)電機(jī)相對功角動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線圖。[0022] 圖6是情形1的雙饋風(fēng)機(jī)能量輸出比較圖。[0023] 圖7是情形2的同步發(fā)電機(jī)相對功角動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線圖。[0024] 圖8是情形2的雙饋風(fēng)機(jī)能量輸出比較圖。具體實(shí)施方式[0025] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。[0026] 圖1是本發(fā)明提供的一種含虛擬慣量的大規(guī)模雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩控制參數(shù)優(yōu)化方法及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括順序相連的信息采集模塊、魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整計(jì)算模塊、參數(shù)調(diào)整結(jié)果輸出模塊。[0027] 鎖相環(huán)對風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)能量的影響[0028] 圖2是鎖相環(huán)模型圖，雙饋風(fēng)機(jī)組通常采用鎖相環(huán)控制來提供電網(wǎng)電壓相角信息，通過追蹤dq坐標(biāo)軸的位置及角頻率用于矢量解耦控制，如圖2所示。其狀態(tài)方程可表示為：[0029][0030][0031][0032] 上式中：xPLL和 分別為引入狀態(tài)變量及其對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，usd為雙饋風(fēng)機(jī)定子電壓d軸分量，usq為雙饋風(fēng)機(jī)定子電壓q軸分量， 為鎖相環(huán)輸出相位的變化，是鎖相環(huán)輸出相位對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)；ωs_PLL為鎖相環(huán)測得的dq坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角速度，KP_PLL和KI_PLL為鎖相環(huán)的控制比例和積分增益。[0033] 鎖相環(huán)采用定子電壓定向控制，用于追蹤電網(wǎng)相角信息，在完全追蹤時(shí)，鎖相環(huán)輸出相位δPLL的變化等于電網(wǎng)電壓相角θ的變化：[0034][0035] 其中， 為鎖相環(huán)輸出相位的變化， 為電網(wǎng)電壓相角的變化。[0036] 根據(jù)鎖相環(huán)的工作原理，風(fēng)機(jī)定子q軸的定向電壓為：[0037] usq＝ussin(θ-δPLL)(5)[0038] 式中，us為定子電壓。[0039] 小干擾時(shí)，θ-δPLL的值很小，故式(5)可近似為：[0040] usq＝us(θ-δPLL)(6)[0041] 根據(jù)式(3)-(6)，可以得到電壓相角θ的變化：[0042][0043] 考慮到雙饋風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)能量模型可以表示為：[0044][0045] 式(8)中， 表示從雙饋風(fēng)機(jī)母線向電網(wǎng)注入的能量。通過分析原動(dòng)系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wgen＝∫Pedδg與勵(lì)磁系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量Wexc＝∫(idduq-iqdud)的上升或下降趨勢，可以判斷雙饋風(fēng)機(jī)是否為誘發(fā)低頻振蕩的原因，能夠指導(dǎo)控制參數(shù)的優(yōu)化。

[0046] 將式(7)代入式(8)中可得：原動(dòng)系統(tǒng)注入電網(wǎng)的能量[0047][0048] 由式(9)可知，鎖相環(huán)通過控制電壓相位的動(dòng)態(tài)特性影響其動(dòng)態(tài)能量。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中，鎖相環(huán)的比例控制參數(shù)KI_PLL和積分控制參數(shù)KP_PLL均會(huì)對動(dòng)態(tài)能量產(chǎn)生影響，如果參數(shù)配合不當(dāng)，有可能會(huì)誘發(fā)低頻振蕩。[0049] 虛擬慣量對風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)能量的影響[0050] 圖3為虛擬慣量模型圖，引入慣量控制后風(fēng)機(jī)能在系統(tǒng)頻率變化時(shí)釋放動(dòng)能，使其虛擬出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。雙饋風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)頻率變化過程中可虛擬出的等效慣量為：[0051][0052] 式中λ＝Δωr/Δωs，為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系數(shù)。ωr和ωs為轉(zhuǎn)子角速度和系統(tǒng)同步角速度，Δωr和Δωs為其角速度增量。JDFIG為雙饋風(fēng)機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。[0053] 同時(shí)根據(jù)慣性時(shí)間常數(shù)的定義，可以得到此時(shí)雙饋風(fēng)機(jī)的等效虛擬慣性時(shí)間常數(shù)[0054][0055] 式中，PDFIG為DFIG的額定容量，并且等效虛擬慣性時(shí)間常數(shù)與原風(fēng)機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)Hg的關(guān)系為[0056] 此時(shí)，表示風(fēng)機(jī)軸系動(dòng)態(tài)的雙質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)方程中，發(fā)電機(jī)質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)方程為：[0057][0058] 式中，s為轉(zhuǎn)差率，Ks為轉(zhuǎn)差率相關(guān)參數(shù)，δs為轉(zhuǎn)差率相關(guān)相位角，Dg為發(fā)電機(jī)阻尼，Pe為原始電磁功率，Pe′為考慮虛擬慣量后的電磁功率：Pe′＝Pe+Pvir，Pvir為虛擬慣量控制輸出的有功參考值。[0059] 虛擬慣量控制如圖3所示，當(dāng)系統(tǒng)頻率降低時(shí)，引入與系統(tǒng)頻率偏差比例以及微分相關(guān)的有功輸出量Pvir，調(diào)整轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的有功參考值Pref，從而釋放風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能，增加其出力，支撐系統(tǒng)的一部分慣性。虛擬慣量控制的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：[0060] Pvir＝KP_vir(ωref-ωs)+KD_virdωs/dt(13)[0061] 式中，KP_vir，KD_vir為虛擬慣量的控制比例和微分增益，一般有KP_vir＞0，KD_vir＜0，ωs為系統(tǒng)同步角速度，ωref為參考角速度。[0062] 引入虛擬慣量控制后，風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)能量函數(shù)表達(dá)式為：[0063][0064] 由式(14)可知，虛擬慣量控制通過調(diào)整風(fēng)機(jī)出力影響其動(dòng)態(tài)能量。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中，虛擬慣量的比例控制參數(shù)KP_vir和積分控制參數(shù)KD_vir均會(huì)對動(dòng)態(tài)能量產(chǎn)生影響，如果參數(shù)配合不當(dāng)，有可能會(huì)誘發(fā)低頻振蕩。[0065] 魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型構(gòu)建：[0066] 首先，提取式(14)風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)能量中的振蕩分量部分：[0067][0068] 小干擾穩(wěn)定分析中，雙饋風(fēng)機(jī)的無功功率對系統(tǒng)狀態(tài)變量響應(yīng)幾乎為零，即ΔQe≈0，因此式(15)可進(jìn)一步簡化為：ΔW＝∫[KP_vir(ωref-ωs)][KI_PLLxPLL+KP_PLLus(θ-δPLL)]dt+∫KI_vir[KI_PLLxPLL+KP_PLLus(θ-δPLL)]dωs(16)[0069] 風(fēng)機(jī)并網(wǎng)過程伴隨著大量隨機(jī)性因素，這些隨機(jī)因素會(huì)對并網(wǎng)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此參數(shù)優(yōu)化策略需考慮這些隨機(jī)因素。長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)激勵(lì)、擾動(dòng)和運(yùn)行參數(shù)(lect、Rdst、K)隨機(jī)分布分別可由維納過程、馬爾科夫過程、多維高斯過程描述，將它們引入ΔW映射：[0070] ψ(ΔW)＝f(lect,Rdst,K)(17)[0071] 式中，ψ(ΔW)為動(dòng)態(tài)能量的概率分布。[0072] 進(jìn)一步，可以獲取某振蕩模式下系統(tǒng)隨機(jī)耗散能量穩(wěn)定概率ΔWP。其在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建振蕩模式時(shí)變能量可靠性函數(shù)：[0073] ΔWP＞h(18)[0074] 其中，h為能保證系統(tǒng)具有一定穩(wěn)定裕度的隨機(jī)動(dòng)態(tài)能量函數(shù)邊界值。[0075] 定義系統(tǒng)隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)μ：[0076][0077] 式中，ζ(ΔWP)為隨機(jī)動(dòng)態(tài)能量穩(wěn)定概率。[0078] 考慮到式(19)中μ為超高維數(shù)函數(shù)，參數(shù)組合較多，難以解析表達(dá)，不利于在線參數(shù)調(diào)整。因此構(gòu)建控制參數(shù)-動(dòng)態(tài)能量超平面空間，將該函數(shù)映射到超平面空間，并轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)與動(dòng)態(tài)能量穩(wěn)定邊界之間超平面距離的求解問題：[0079][0080] 式中，ν為能量在超平面空間的距離映射，ν(Wρ)表征了由能量鏈路傳導(dǎo)至振蕩源的動(dòng)態(tài)能量映射在超平面空間的距離，ρ為根據(jù)能量分布及系統(tǒng)拓?fù)淝蠼獾玫降哪芰挎溌芬蜃?，Wwi和Wgi分別為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)能量中的振蕩分量，ρwi和ρgi分別為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)相關(guān)的能量鏈路因子，i表示運(yùn)行點(diǎn)個(gè)數(shù)，n和m分別為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)相關(guān)的運(yùn)行點(diǎn)總數(shù)。由式(18)、(20)可知，隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)μ需要滿足條件即大于維持系統(tǒng)穩(wěn)定所需能量在超平面的距離H0

[0081] 在隨機(jī)變量使系統(tǒng)運(yùn)行狀況達(dá)到最惡劣的條件下，通過優(yōu)化決策變量使隨機(jī)穩(wěn)定度指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)，該問題為一類帶約束的min-max優(yōu)化問題，因此需要構(gòu)建魯棒隨機(jī)優(yōu)化參數(shù)調(diào)整模型：[0082][0083] 式中，J(K)為系統(tǒng)實(shí)際虛擬慣量，f和 分別為頻率f上下限，JΣ為系統(tǒng)總慣量，σ為隨機(jī)激勵(lì)，ξ為隨機(jī)擾動(dòng)，U為系統(tǒng)電壓、P為系統(tǒng)有功、Q為系統(tǒng)無功、δ系統(tǒng)元件功角、ε為隨機(jī)擾動(dòng)變量集合， 為慣量滿足頻率約束的在線設(shè)定值，x'為潮流影響因素，P(x')＝0為潮流等式約束；

[0084] 圖4是新英格蘭10機(jī)39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型圖，將原系統(tǒng)中區(qū)域1內(nèi)的G1機(jī)組用等容量雙饋風(fēng)機(jī)風(fēng)電場替代，系統(tǒng)內(nèi)其他機(jī)組和結(jié)構(gòu)保持不變。[0085] 圖5是情形1的各同步發(fā)電機(jī)G之間相對功角動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線圖，圖6是情形1的雙饋風(fēng)機(jī)能量輸出比較圖，其數(shù)情形1為線路B2-B3發(fā)生短路故障；圖中虛線表示在未進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)的雙饋風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)；控制參數(shù)為KP_PLL＝1pu，KI_PLL＝330s-1，KP_vir＝5pu，KD_vir＝-10pu；圖中實(shí)線表示優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)控制參數(shù)，風(fēng)機(jī)控制參數(shù)為K′P_PLL＝2.3pu，K′I_PLL＝465s-1，K′P_vir＝7pu，K′D_vir＝-60pu。由圖5可知，應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化策略后，系統(tǒng)能更快地趨于穩(wěn)定，并且發(fā)電機(jī)相對功角距離平衡點(diǎn)的偏差更小。這說明該參數(shù)優(yōu)化策略能夠有效改善風(fēng)機(jī)的功角響應(yīng)水平，抑制風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的低頻振蕩。由圖6可知，應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化策略后，圖6中下面的實(shí)線所示，風(fēng)機(jī)輸出到電網(wǎng)中的能量由正值變?yōu)樨?fù)值，這說明雙饋風(fēng)機(jī)不再是誘發(fā)或加劇低頻振蕩的原因。

[0086] 圖7是情形2的同步發(fā)電機(jī)相對功角動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線圖，情形2為母線B31發(fā)生短路故障。[0087] 圖8是情形2的雙饋風(fēng)機(jī)能量輸出比較圖。與圖5、圖6情況類似，圖中虛線表示在未進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)的雙饋風(fēng)機(jī)鎖相環(huán)和虛擬慣量控制參數(shù)；控制參數(shù)為KP_PLL＝1pu，KI_PLL＝330s-1，KP_vir＝5pu，KD_vir＝-10pu，優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)控制參數(shù)為K′P_PLL＝2.0pu，K′I_PLL＝435s-1，K′P_vir＝6.4pu，K′D_vir＝-45pu。系統(tǒng)中各同步發(fā)電機(jī)G相對功角曲線以及風(fēng)機(jī)輸出動(dòng)態(tài)能量如圖7、圖8所示。由圖7、圖8可知，應(yīng)用參數(shù)優(yōu)化策略后，圖7中實(shí)線所示，風(fēng)機(jī)的功角響應(yīng)水平得到有效改善，并且風(fēng)機(jī)不再向電網(wǎng)輸送振蕩能量。